# 新宿駅ガイド

## サービス名
**Amaze the maze at Shinjuku**

## 概要
* 2020年の東京オリンピックでは、多くの海外旅行者が鉄道を利用する。

* 外国人旅行客が公共交通を利用する上での大きな課題は、複雑な東京の駅構内をガイドなしに移動し、適切に電車・バスの乗換えを行うことである。

* 本アプリは、**駅構内データを使用して、新宿駅構内の経路案内を提供する。** システム利用者は現在地と目的地から、最適経路と進むべき方向を得る。

* 現在地入力について、地下ではGPS機能が使用できないことを想定し、**利用者周辺の環境音から現在地を推定する。**

* 経路案内について、スマートフォンの画面を見ながら駅構内を移動することは危険を伴うため、**触覚型デバイスを用いて誘導を行う。**

* 無料で大量に配布され、日本らしさをアピールできる**うちわ**を用いる。うちわに取り付ける装置によって、最短経路の方向をリアルタイムで教えることを可能にする。

## システム構成

本サービスは、
1. **環境音による現在位置推定機能**
2. **最短経路探索機能**
3. **触覚による誘導機能**

の3つの機能からなる。なお、外国人旅行客が使用することを想定し、アプリ画面はすべて英語表記である。


### 環境音による現在位置推定
リアルタイムで得た環境音と、環境音⇔場所で学習済みのモデルを使用し、現在地を取得する
#### 環境音データベース作成
* 新宿駅構内の各ポイントにおける**環境音を収集し、データベースを作成する。**
* 今回は以下の地点で録音した。

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| JR中央東口 | JR東口（地下）| みどりの窓口 | JR東口（地上）| ルミネエスト |
| 連絡階段 | 定期券売場 | 大江戸線エスカレータ | A8出口 | B13出口 |
| B10出口 | A17出口 | プロムナード | 丸の内線案内所 | D2出口 |
| D3出口 | 都庁方面改札 | 飯田橋方面改札 | JR西口 | 小田急西口（地下） |
| 小田急西口（地上）| 京王西口 | KEIO MALL | 京王新線改札 | 小田急南口 |
| JR南口 | JR東南口 ||||

#### ニューラルネットワークによるリアルタイム推定
* 録音したデータを周波数変換し、**ニューラルネットワーク**により学習モデルを生成する
* アプリを実行すると、マイクから環境音を録音し、学習済みモデルから**現在位置を推定する**

### 駅構内の最短経路探索
新宿駅移動のためのグラフを作成し、現在地から目的地までの最短経路を探索する。
#### 経路グラフ作成
* 事前に、各鉄道会社の駅構内図を使って、下図のような**グラフ構造**を作成
* **新宿駅構内データから、各ポイントでの座標をQGISにより取得**
* 得られた座標から、**ポイント間の距離**と、進むべき**方角**を決定した
#### アプリ使用時
* 得られた現在地と、入力された目的地を使用し**経路探索**を行う。通るべきポイントを計算し、その**ポイントへの方向**を結果として返す。


### 触覚による誘導

* 本サービスは2020年夏季五輪で使用されることを想定している。
* 無料で大量に配布され、日本らしさを持つ**うちわ**を用いる。
* うちわに取り付ける装置によって、最短経路の方向をリアルタイムで教える。

装置のイメージ図、内部構造を以下に示す。
#### イメージ図

#### 内部構造

* デバイスは以下のパーツから構成される。
* 団扇に取り付けるための**クリップ部**
* **砂鉄**を重りとした**バラスト部**
* バラスト部を上下に挟み込むように配置される**電磁石対**
* 電磁石に流れる電流を管理する電流制御部
* スマートフォンとの通信を行う通信制御部

* 平常時は電流を流さず、バラスト部の砂鉄は下部（クリップ側）にある。この状態では、利用者は直進を行う。
* 利用者を左右どちらかの方向に移動させたいときは、**2つの電磁石どちらかに電流を流す。これにより砂鉄は電磁石によって引かれ、バラスト部の重量バランスに偏りが生じる。** これを利用者が感じ取り、左右どちらかに歩行を曲げる。
* スマートフォンアプリによって進むべき方向を取得し、その結果（左・直進・右）をデバイスの通信制御部に送信する。
* 通信制御部が電流制御部に指令を出し、電流制御部が進むべき方向を変換し（左の電磁石に流す,流さない,右に流す）電流を流す。

## 使用データ
* JR東日本 新宿駅 駅構内図
* 東京都交通局 新宿駅 駅構内図
* 東京メトロ 新宿駅 駅構内図
* 京王電鉄 新宿駅 駅構内図
* 小田急電鉄 新宿駅 駅構内図